بررسي عددي اثر عرض شكاف بر الگوي جريان اطراف پايه ‌پل

Numerical Study of the Slot Width Effect on Flow Pattern Around a Bridge Pier

يكي از روش‌هاي كاهش آبشستگي، استفاده از شكاف در پايه هاي ‌‌پل‌ مي‌باشد. در اين تحقيق جريان اطراف پايه‌‌ پل‌ استوانه‌اي شكل بدون شكاف و شكاف‌دار در بستر صاف توسط نرم‌افزار FLOW-3D شبيه‌سازي گرديد. براي بستن معادلات ناويراستوكس مدل آشفتگي ?-?? RNG مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا نتايج مدل عددي در خصوص پارامترهاي سرعت و تنش برشي در حالت پايه بدون شكاف با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شد، كه تطابق نسبتاً مناسبي را نشان ‌داد. سپس اثر شكاف و عرض آن بر الگوي جريان در اطراف پايه بررسي شد. با افزايش عرض شكاف، جريان‌هاي چرخشي تشكيل شده در پايين‌دست پايه، تضعيف شده و در حالت شكاف با بيشترين عرض كاملاً حذف شدند. با افزايش عرض شكاف، مقدار سرعت حداكثر ايجاد شده در مجاورت پايه كاهش ‌يافته، ولي محل تشكيل آن نسبتاً ثابت بود. همچنين بدليل اينكه با افزايش عرض شكاف، در سرعت طولي جريان نزديك شونده به پايه كاهش كمتري ايجاد مي گرديد، الگوي تنش‌برشي در مجاورت بالادست پايه رفتاري مشابه حالت جريان بالا دست پايه نشان مي داد

Using slot in bridge piers is one of the reduction methods of scour depth around them. In this study, the flow field around a cylindrical pier located in a smooth bed with and without slot was simulated using FLOW-3D software. The RNG k-? turbulence model was used for closing the Navier-Stokes equations. The comparison of the numerical results and laboratory measurements for one bridge pier without slot showed that the model could predict velocity and shear stress parameters with reasonable accuracy. The influence of the slot width on the flow field around bridge pier was then investigated. The formed vortex at downstream of the pier became smaller by increasing slot width. In the largest slot case, this vortex was completely disappeared. Also, by increasing slot width, the value of the maximum velocity occurred adjacent the pier decreased, but its location was fairly constant. Finally, because of the lower reduction of the longitudinal velocity of the flow in the vicinity of the upstream face of the pier for the largest slot, shear stress pattern in this area was similar to that of the upstream area